Az atomerőmikroszkóp működési elve és alkalmazása
Atomerő mikroszkóp és alkalmazása
Az atomerő-mikroszkóp egy pásztázó szondás mikroszkóp, amelyet a pásztázó alagútmikroszkóp alapelvére fejlesztettek ki. Az atomerőmikroszkóp megjelenése kétségtelenül szerepet játszott a nanotechnológia fejlődésének elősegítésében. Az atomerő-mikroszkóp által képviselt pásztázó szonda mikroszkóp egy általános kifejezés olyan mikroszkópok sorozatára, amelyek egy kis szondát használnak a minta felületének pásztázására, hogy nagy nagyítású megfigyelést biztosítsanak. Az AFM-szkennelés információkat nyújthat a különböző típusú minták felületi állapotáról. A hagyományos mikroszkópokhoz képest az atomerő-mikroszkóp előnye, hogy légköri körülmények között nagy nagyítással képes megfigyelni a minta felületét, és szinte minden mintához használható (bizonyos felületkezelési követelmények mellett), egyéb minta-előkészítési feldolgozás nélkül. mintafelület 3D-s képet kaphatunk a . A beolvasott 3D topográfiai képen érdességszámítást, vastagságot, lépésszélességet, blokkdiagramot vagy részecskeméret-elemzést is végezhet.
Az AFM számos mintát képes detektálni, és olyan adatokat szolgáltatni a felületkutatáshoz és a gyártásirányításhoz vagy a folyamatfejlesztéshez, amit a hagyományos pásztázó felületi érdességmérők és elektronmikroszkópok nem tudnak biztosítani.
1. Alapelvek
Az atomerő-mikroszkóp a detektáló minta felülete és az apró szondacsúcs közötti kölcsönhatási erőt (atomi erőt) használja a felület topográfiájának mérésére.
A szonda csúcsa egy kis rugalmas konzolon van, és amikor a szonda megérinti a minta felületét, az így létrejövő kölcsönhatást a konzol elhajlásaként érzékeli. A minta felülete és a szonda közötti távolság kisebb, mint 3-4nm, és a közöttük észlelt erő kisebb, mint 10-8N. A lézerdióda fénye a konzol hátuljára összpontosul. Amikor a konzol meghajlik az erő hatására, a visszavert fényt egy pozícióérzékeny fotodetektor eltérítési szög segítségével eltérítik. Ezután az összegyűjtött adatokat számítógéppel feldolgozzák, hogy háromdimenziós képet kapjanak a minta felületéről.
A teljes konzolos szondát a piezoelektromos szkenner által vezérelt minta felületére helyezik, és három irányban letapogatják, legfeljebb 0,1 nm pontossággal. Általában a konzol elmozdulás-visszacsatolás által vezérelt Z-tengelye állandó marad, miközben a minta felületén részletes letapogatást (XY-tengely) hajtanak végre. A szkennelési válasz visszacsatolásaként szolgáló Z-tengely értéke feldolgozásra bekerül a számítógépbe, és megkapjuk a mintafelület megfigyelési képét (3D kép).
Másodszor, az atomerőmikroszkóp jellemzői
1. A nagy felbontású képességek messze meghaladják a pásztázó elektronmikroszkópok (SEM) és az optikai érdességmérőkét. A mintafelület háromdimenziós adatai megfelelnek a kutatás, a gyártás és a minőségellenőrzés egyre mikroszkopikusabb követelményeinek.
2. Nem roncsoló, a szonda és a minta felülete közötti kölcsönhatási erő kisebb, mint 10-8N, ami jóval alacsonyabb, mint az előző ceruza érdességmérő nyomása, így nem károsítja a mintát, és A pásztázó elektronmikroszkóp nem elektronsugaras károsodási problémája. Ezenkívül a pásztázó elektronmikroszkópiához nem vezetőképes minták bevonása szükséges, míg az atomerőmikroszkópiához nem.
3. Alkalmazások széles körében használható, mint például felületmegfigyelés, méretmérés, felületi érdességmérés, részecskeméret-elemzés, kiemelkedések és gödrök statisztikai feldolgozása, filmképzési feltételek értékelése, védőréteg méret lépéseinek mérése, kiértékelés rétegközi szigetelőfóliák síkságának vizsgálata, VCD bevonat értékelése, orientált fólia súrlódásos kezelési folyamatának értékelése, hibaelemzés stb.
4. A szoftver erős feldolgozási funkciókkal rendelkezik, háromdimenziós képmegjelenítési mérete, látószöge, kijelző színe és fénye szabadon beállítható. Választhat hálózatot, kontúrvonalat, vonalkijelzést. Képfeldolgozás makró kezelése, keresztmetszeti alak- és érdességelemzés, topográfiai elemzés és egyéb funkciók.
